考虑要进行分析的零件或部件时,有几点事项值得注意。其中一个是模型准备。若要准备要分析的部件模型,请评估零部件的类型。在零件模型中,请评估零件特征。然后可以从分析中删除受影响小的零件或特征,并提高性能,而分析结果的差异相对很小。
准备要分析的零件或部件的操作包括:
为什么要简化部件?
分析部件时,可以排除由约束或力仿真其功能的小零件。简化部件(如果可能)有助于减少仿真次数。
为什么要简化零件特征?
引导仿真分析时,可以调整部分模型以实现更高效的分析。这种调整包括以几何方式抑制那些不是应力施加中心位置的小特征。外凸圆角就是一个示例。它们会导致网格的创建更加复杂,但对最终的结果又没有显著的影响。
为什么要简化包含薄实体的模型?
模型可能经常包含由壁非常薄的实体组成的零部件(相对于总体尺寸或模型大小而言),因此可能会非常薄(例如钣金或结构件结构)。因此,使用基于实体元素的 FEA 分析这些零部件时,需要大量计算资源,但分析结果的准确性可能较低。将包含薄壁实体的零部件简化为抽壳时,可能会显著地减少所需的计算资源,但会提高分析的精度。
通过单击“准备”面板中的“查找薄实体”命令,您可以检查模型,以了解是否存在可以成为抽壳特征的薄实体。
系统将在模型中自动找到符合薄零部件条件的实体。接下来,您可以使用“中间曲面”命令或“偏移”命令简化实体几何图元并生成定义抽壳结构的中间曲面。
在应力分析中使用薄零件命令有哪些限制?
L/D 比 = 长度/厚度
其中:
长度 = 实体的总长度
厚度 = 实体的厚度
例如有一个正方形薄板,其长度和宽度为 100,厚度为 1。该平板的 L/D 比为 100/1,即 100。我们计算输入实体的 L/D 比,然后将其与正方形薄板的 L/D 比进行比较。
结构约束限定或限制模型的位移。对于静态分析,请删除所有刚体模态(实体的自由平动和转动运动)。若要执行此操作,举例来说,可以固定面,或者合并面、边或顶点上的部分约束。
结构约束的类型包括:
固定 |
删除所有自由度。 |
无摩擦 |
阻止垂直于曲面的移动。 |
接点 | 隔离径向、轴向或切向的自由度。 |
若要显示反作用力信息,请运行仿真,然后在仿真浏览器的约束上单击鼠标右键,然后选择“反作用力”。
结构载荷
结构载荷是操作过程中应用到零件或部件上的力。此类载荷会导致零部件中的应力、变形和位移。
在产品设计中,了解产品在正常或超常的工作条件下的反应方式非常重要。了解如何确定产品对于这些载荷的响应,并在适当的安全系数内构建。设计的重要方面包括载荷大小、引用频率、分布和性质(静态还是动态)。如果能够将产品对载荷的响应视觉化,就能更好地控制设计。
可用的结构载荷类型包括:
应用垂直于面的结构载荷,该力垂直于该面。通过在各个方向上均指定大小来应用定向于面的结构载荷。您可以向实体面应用力矩。使用远程力来实现以下操作:
仅能向圆柱面应用轴承载荷。
体载荷
体载荷是作用在零部件的整个体积或质量上的载荷。体载荷的示例包括但不限于:
应用以下功能创建的体载荷:
如果模型感应到外力的作用,则定义重力或体载荷。每个分析最多可以定义一个重力载荷和一个体载荷。
材料特性为每个仿真定义模型的每个零件的结构特性。对于任意零部件,每个仿真可能具有不同的材料集合。
样式和标准
Inventor 材料是通过样式和标准编辑器进行管理的。您可以修改现有材料或创建新材料。创建或修改材料时,请注意指定正确的材料特征。
材料定义
开始创建新零件时,零部件材料将设定为文档模板所使用的任意材料。保持 Inventor 的出厂设置,则零件和部件的文档模板使用名为“默认”的材料。没有定义“默认”材料以用于仿真环境。因此,如果任意零部件的材料指定为“默认”,则分析会替代该材料。有若干方法纠正材料指定:
有两种方式可能会导致材料对于仿真无效。
仿真浏览器
在分析浏览器中,有一个“材料”文件夹 ,可在其中找到替代其他材料的所有材料的列表。例如,如果您具有“铜”零部件,且使用“钢”替代了“铜”,则会有唯一的节点对应于“钢”。“钢”节点包含使用该材料的每个零件的节点。
以下是有关材料行为的假设:
常量 | 所有的结构材料特性不会随着温度和时间更改。 |
均匀 | 材料特性在零件的所有部分均相同。 |
线性结构 | 应力与应变成正比。 |
如果仿真材料更加适合于您的设计需求,则将材料指定作为 CAD 编辑升级到模型中。
有两种方法向仿真添加接触条件:
自动接触 | 软件基于“编辑分析特性”对话框中的设置指定的接触。在该过程中可随时编辑自动接触。 |
手动接触 | 通过使用该命令指定的接触。在该过程中可随时编辑手动接触。 |
其他考虑事项:
应力分析浏览器中父节点的旁边会显示状态图标,指示该节点已过期或子节点存在问题。最初,父节点旁边会显示“要求更新”图标 。如果节点更新后显示“警告”图标
,则表示有一个或多个子节点存在问题。